T1 : COMMENT PEUT–ON DECRIRE LE MOUVEMENT

T1 : COMMENT PEUT–ON DECRIRE LE MOUVEMENT D'UN VEHICULE
REFERENTIEL
CAPACITES CONNAISSANCES EXEMPLES D'ACTIVITES
Isoler un système et choisir un
référentiel adapté.
Reconnaître un état au repos ou de
mouvement d'un objet par rapport
à un autre.
Différencier trajectoire rectiligne
circulaire et quelconque.
Identifier la nature du mouvement
par rapport à un enregistrement.
Savoir qu'un mouvement ne
peut être défini que dans un
référentiel choisi.
Connaître l'existence de
mouvements de natures
différents : mouvement
uniforme et mouvement
uniformément varié (accéléré
ou ralenti)
Utilisation et interprétation
d'enregistrements, EXAO ,
chronophotographies, vidéos.
Etude d'un mouvement sur une
table ou banc à coussin d'air.
Etude de déplacements diverses:
en ascenseur, en train, en
scooter…..
Questionnement :
Comment peut–on décrire le mouvement du cycliste
Comment peut–on décrire le mouvement de la valve
Ce mouvement est-il le même pour le cycliste sur son vélo que pour une personne le
regardant passer
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T1 : COMMENT PEUT–ON DECRIRE LE MOUVEMENT D'UN VEHICULE
1. POURQUOI CHOISIR UN REFERENTIEL
Cas d'une roue d'un vélo en mouvement.
Décrire le mouvement de la valve
par rapport au vélo.
Décrire le mouvement de la valve
par rapport à la terre. Voir annexe 1
Circulaire
Cycloïde
Cas du manège
Décrire le mouvement d'une personne assise sur
un cheval de bois :
- par rapport au manège en mouvement.
Immobile
- par rapport à la terre.
Circulaire
Décrire le mouvement d'une personne allant du
centre du manège vers l'extérieur :
- par rapport au manège en mouvement.
Rectiligne
- par rapport à la terre.
Spirale
Conclusions :
La nature du mouvement dépend du référentiel choisi.
Il est nécessaire de choisir un référentiel.
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2. Mouvement d'un point mobile
2.1. Définition de la trajectoire :
La trajectoire est l'ensemble des positions successivement
occupées par le mobile au cours de son déplacement.
Si l'ensemble des points constitue une ligne droite :
. . . . . . la trajectoire est rectiligne
Si l'ensemble des points constitue un cercle :
. .
.
.
. .
.
.
.
.
.
.
la trajectoire est circulaire
Si l'ensemble des points n'est ni un cercle, ni une droite, la trajectoire est quelconque
2.2. REPERAGE DU TEMPS
Notion d'instant t
C'est le repérage du moment précis où l'événement a lieu par rapport à un événement
origine de date t = 0.
t 0 = 0
Notion de durée.
Défilement du temps
La durée est l'intervalle de temps qui s'écoule entre le début
d’un phénomène observé et sa fin
t 1 t 2
.
Défilement du temps
Unité : la seconde (s)
2.3. REPERAGE D'ESPACE OU DE POSITION
L'espace physique d'évolution d'un mobile est en général l'espace à 3 dimensions lié à un
référentiel. Si l'espace est plus restreint, on considère un repère d'espace :
à 2 dimensions : mouvement plan
à 1 dimension : mouvement rectiligne
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3. VITESSES
3.1. VITESSE MOYENNE
La vitesse moyenne v moy d'un déplacement est égale au
quotient de la distance parcourue par la durée.
÷ 3,6
v moy = d t
d en m
t en s
v moy en m/s
v (km/h)
v (m/s)
Application : Convertir 50 km/h en m/s : 13,9 m/s
Convertir 9 m/s en km/h : 32,4 km/h
Exemple :
On étudie le mouvement d'Ariane 5 lors de son décollage.
Sa trajectoire est considérée comme une droite verticale.
La position de la fusée correspond à la hauteur de son centre de gravité par rapport au sol.
M 3
.
ALT : 50 000 m
13 h 44 min 18 s
×3,6
Quelle est la position d 1 …………………………………
Quel est le temps t 1 qui lui correspond ………………
M 2
.
ALT : 10 000 m
13 h 43 min 11 s
Quelle est la position d 3 …………………………………
Quel est le temps t 3 qui lui correspond ………………
M 1
M 0
.
.
ALT : 1000 m
13h 42 min 34 s
ALT : 0 m
13 h 42 min 17 s
Quelle est la distance parcourue entre ces deux
positions du mobile ………………………………………………
Quelle est la durée correspondante ……………………
………………………………………………………………………………
Calculer la vitesse moyenne, en m/s, entre M 1 et M 3 , puis entre M 0 et M 2 .
Les convertir en km/h.
……………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………
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3.2. VITESSE INSTANTANEE
La vitesse instantanée est fournie par un
compteur ou un radar.
Elle est égale à la vitesse moyenne pour un
intervalle de temps très petit.
M i–1 M M i+1
v = M i– M i
t
t
t
Défilement du temps
t 1 t 2
Exemple
On étudie la course d’Usain Bolt le Jamaïcain avec précision. On effectue un
chronométrage tous les 10 mètres. Compléter la colonne position et calculer les
différentes vitesses instantanées.
temps (s) position (m) vitesse instantanée (m/s)
M 0 t 0 = 0 d 0 = 0 v 0 = 0
M 1 t 1 = 1,84 d 1 = 10 v 1 = ….
M 2 t 2 = 2,89 d 2 = …. v 2 = ….
M 3 t 3 = 3,85 d 3 = …. v 3 = ….
M 4 t 4 = 4,80 d 4 = …. v 4 = ….
M 5 t 5 = 5,62 d 5 = …. v 5 = ….
M 6 t 6 = 6,41 d 6 = …. v 6 = ….
M 7 t 7 = 7,20 d 7 = …. v 7 = ….
M 8 t 8 = 8,02 d 8 = …. v 8 = ….
M 9 t 9 = 8,86 d 9 = …. v 9 = ….
M 10 t 10 = 9,72 d 10 = …. v 10 = ….
Quelques ordres de grandeur de vitesses :
Marche à pieds : 5 km/h = ……… m/s
Footing : 15 km/h = ……… m/s
Promenade en vélo : ……… km/h
Sprint du 100 m : ……… km/h
Coureur cycliste professionnel : ……… km/h
Véhicule en ville : ……… km/h
Véhicule sur route : ……… km/h
Sur autoroute : ……… km/h
Un service au tennis : ……… km/h
Une formule 1 : ……… km/h
Une balle de revolver : ……… km/h
Un avion à Mach1 : ……… km/h
Vitesse de la lumière : ……………… km/s
= …………………… km/h
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4. EXPLOITATION DE DIFFERENTS RELEVES
4.1. MOUVEMENT 1
4.1.1. Voir TP
4.1.2. CONCLUSION :
Compléter les phrases suivantes :
Si la vitesse du mobile est ………………… et la trajectoire est ………………… alors le
mouvement est ……………………………
La distance parcourue d est donnée par la relation d = …………… (Préciser les unités)
Les distances sont mesurées au moment où l’on déclenche le chronomètre.
Dans un mouvement rectiligne, la distance d et le temps t sont ………………………………………
La représentation graphique de la distance en
fonction du temps est ………………………………………
d
Comme la vitesse au cours de ce mouvement ne varie
pas, l’accélération est ………………………………
t
4.2 MOUVEMENT 2
4.2.1. Voir TP
4.2.2. CONCLUSION :
Compléter les phrases suivantes :
Si la vitesse v du mobile est ……………………………… au temps t alors l’accélération a
est ………………………
Si la vitesse v du mobile est ……………………………… au temps t et si la trajectoire est
……………………… alors le mouvement est ………………………………………………
La vitesse v est donnée par la relation v = …………………… (Préciser les unités)
Les vitesses et les distances sont mesurées au moment où l’on déclenche le chronomètre.
La représentation graphique de la vitesse v en
fonction du temps t est ………………………………………
……………………………………………………………………………
v
t
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